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Calcolare coppia di un mot necessaria per spostare un carico

ste1988

Utente poco attivo
Professione: disegnatore
Software: cadra inventor
Regione: piemonte
#1
Ciao a tutti,
avrei la necessita di calcolare la coppia di un motore brushless necessaria a muovere un carico di circa 500kg, il carico è montato su guide a ricircolo di sfere.
Il motore è montato su una vite senza fine diametro 32.
Avrei la necessita di calcolare la coppia sia con traslazione orizzontale sia in verticale di circa 400mm/s.
Qualcuno mi sa orientare sui fari calcoli da fare?
grazie a tutti in anticipo

P.S.
Non sono un ingegnere ma un perito meccanico che da un po di anni non ha a che fare con questi calcoli.
 
Professione: ♔ Technical manager - Mechanical engineer ♚
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Regione: Lombardia
#2
Se cerchi sui cataloghi di viti di manovra troverai tutte le indicazioni per determinare forza e coppia sulle viti. Cerca nel forum che trovi anche i post in merito a queste cose.
In orizzontale devi vincere l'attrito dato dal peso moltiplicato per il coefficiente d'attrito. Inoltre se hai accelerazioni avrai le forze di inerzia date da peso moltiplicato accelerazione.
Per il caso verticale diciamo che é sempre la stessa cosa più o meno.
Poi quando hai determinato la forza che ti serve sulla vite calcoli la coppia sul riduttore. Poi vai a scegliere il motore che ti va bene. Eventualmente cambi riduttore e motore fintanto che non ti trovi con le caratteristiche.
Fatti un foglio Excel altrimenti non vieni a un risultato velocemente.
 

ste1988

Utente poco attivo
Professione: disegnatore
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Regione: piemonte
#3
ho cercato un po in rete giro quello che ho trovato e vediamo se ci sono quasi oppure no...io sto cercando una serie di calcoli in modo da farmi un foglio excell e rendere questo passaggio il piu rapido e possibile...

Ta=Fw x P
2000 x 3.14 x n1

Fw = forza attrito (Fa) + forza inerzia (Fi)
P= passo della vite
n1=efficenza meccanica (0.75)

Fa = coefficiente attrito x Fp = 0.004 x (500 x 9.8) = 19.6 N
Fi = m x a = 500 x (0.4/1) = 200 N

Ta = (19.6 + 200) x 5 = 0.233 Nm
2000 x 3.14 x 0.75

sono corretti i calcoli

grazie per la pazienza

PS
la formula Ta l ho trovata nel catalogo delle viti HIWIN prodotto che utilizzo in questo caso.
 

teseo

Utente Standard
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Regione: Lombardia
#4
Fi = m x a = 500 x (0.4/1) = 200 N
secondo me qua c'è qualcosa che non va...oppure mancano dei dati nel problema(direi di si)
come ci arrivi a 400mm/s cioè in quanto tempo?e poi cosa fai? non freni? devi considerare anche la frenata devi farti un diagramma di movimento: ascisse tempo ordinate secondi

e poi un coefficiente di sicurezza....io lo aggiungerei visto che devi muovere 500kg!!!!

ciao spero di esserti stato di aiuto

puoi usare anche un software gratuito della panasonic si chiama mselect è facile e gratuito occhio non è oro colato quello che dice!!!!!

indi fattore di sicurezza....

ciao
 

ste1988

Utente poco attivo
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#5
il fattore di sicurezza non so dove trovarlo...
io ho calcolato l accelerazione facendo a=(V2-V1)/(t2-t1)=(0.4-0)/(1-0)=0.4/1=0.4m/s2
ipotizzando che il mio carro parta da una velocita 0 e arrivi a una velocita di 0.4 m/s in un secondo....
 

MBT

Utente Senior
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Regione: nella Terra di Mezzo
#6
il fattore di sicurezza non so dove trovarlo...
quello lo trovi, di solito, in fondo al tuo personale zainetto culturale.
in che ambiente lavori? Farmaceutico (nel senso che è pulitissimo) o sub-agricolo (con sporcizia ogni dove)
C'è il rischio che qualcosa di esterno cambi le condizioni (l'attrito ad esempio)
Il carro avrà certamente quella massa? O saranno 500 kg ora, 540 il prossimo giro, poi 470, poi....
Cosa succede se qualcosa non funziona? Si fa male qualcuno o al massimo volano due bestemmie?
In base a questo e altri fattori scegli il tuo fattore di sicurezza, che può variare tra 1,1 (ambiente controllato, carico garantito, nessun problema se c'è un malfunzionamento) a 10 (non serve che spieghi....)
 

teseo

Utente Standard
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Regione: Lombardia
#7
il fattore di sicurezza non so dove trovarlo...
io ho calcolato l accelerazione facendo a=(V2-V1)/(t2-t1)=(0.4-0)/(1-0)=0.4/1=0.4m/s2
ipotizzando che il mio carro parta da una velocita 0 e arrivi a una velocita di 0.4 m/s in un secondo....
ok e va bene allora ma tieni conto della frenata te lo dico perchè anche io facevo come te ma poi.......qualcuno mi illuminò....
se è come la partenza ok ma se non lo è e meglio che fai un controllo.

Il fatto di sicurezza come dice MBT fa parte del tuo bagaglio culturale, considera solo gli attriti li hai ipotizzati, e se poi qualcuno non ingrassa non pulisce..... io sparerei un po' in alto tanto ormai i brushless non costano come una volta e poi devi movimentare 500kg che non sono mica pochini, ed in più se devi fare delle variazioni hai delle riserve che non è male....(attenzione surdimensionare si ma non troppo se devi posizionare in modo preciso, quanto è quel troppo?....solo il tempo te lo dirà dipende molto dall'applicazione)

Io ti consiglierei se è la prima applicazione di stare su di un 3 come fattore di sicurezza. Poi in fase di collaudo vai a verificarti i valori di coppia e di errore di posizionamento e ritari il fattore di sicurezza.....

ciao sono consigli non imposizioni

ciao e buon lavoro
 

ste1988

Utente poco attivo
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Regione: piemonte
#8
grazie mille per le risposte tempestive...
anche io pensavo a un fattore di sicurezza intorno al 2/3 seguo il consiglio e sto su un 3....per quanto riguarda la frenata si è uguale alla accelerazione in questo caso...
per quanto riguarda il resto dei calcoli cosa dite sono corretti secondo voi????per il dimensionamento dell asse verticale immagino debba variare qualcosa...qualcuno mi sa indirizzare sulla giusta strada????
 

teseo

Utente Standard
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#9
I calcoli dovrebbero bastare ed essere corretti....
per l'asse verticale devi aggiungere la componente dell'accellerazione di gravità, che è pari nel tuo caso a 5000N inquanto 500kg *9.81m/s2......quindi li vai ad aggiungere nella tua formula che diverrà

Ta = (19.6 + 200+5000) x 5 = 5.54Nm
2000 x 3.14 x 0.75

qualcuno mi corregga se ho detto una castroneria ma non penso......


ciaooo
 
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Regione: Lombardia
#10
In rete ci sono molti appunti in merito. Occorre tenere presente dei coefficienti d'attrito, dell'angolo vite e del suo attrito, nonché capacità di carico delle viti stesse e verifica al carico di punta.






Anche saper cercare bene può essere un aiuto notevole, visto che in rete c'è di tutto.
 

numero1

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Regione: Da qualche parte
#11
Anche saper cercare bene può essere un aiuto notevole, visto che in rete c'è di tutto.
Anche sul forum direi ...... è vero che la ricerca all'interno del forum non funziona bene, ma puoi utilizzare un motore di ricerca per fargli cercare solo DENTRO a quel sito. :smile:
 

Melodima

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#12
Buongiorno a tutti,
sono un novizio, e mi scuso se ho sbagliato discussione, ma credo sia giusto porre qui il mio requisito.
Ho un carrello che si muove su binari con ruote in acciaio (la metà delle quali sono motrici).
La movimentazione è manuale ed avviene tramite ruote dentate secondo lo schema in allegato.
La mia domanda è questa: applicando sulla manovella un forza di 4 Kg (39 N ca.) quale è il peso massimo che posso muovere (compreso il peso proprio del carrello naturalmente) ?
La trasmissione è costituito da:
Manovella di Raggio Rm 186 mm;
Ruota Piena di raggio Rr 50mm e spessore 20mm;
z1 13 denti;
z2 36 denti;
z3 17 denti;
z4 17denti.
Secondo standard aziendali il carrello si deve muovere ad una velocità di 0,0333 m/s (2 m al minuto in sostanza).
Da un punto di vista meccanico è di fatto un verricello, ma invece che sollevare o trascinare un peso lo devo muovere su ruote, e non riesco a collegare le due cose. Qualcuno di voi riesce a dirmi quali sono i passaggi necessari al fine di creare u excel che mi calcoli i pesi massimi che si possono movimentare? Per ragioni di sicurezza (in quanto verricello) ho posto un rendimento del 50% (il minimo). La mia esigenza è quella di capire i massimali da porre come limiti, poiché il carrello non ha mai un peso costante ma cambia di volta in volta. View attachment Schema Carrello.pdf .
Ringrazio tutti anticipatamente per l'aiuto.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
#13
Seriamo che l'operatore non ai addormenti o non arriverà mai alla velocità desiderata.

Forza su leva per braccio leva é la coppia motrice.
Va moltiplicata per il rapporto di riduzione ad ingranaggi e moltiplicata per il rendimento degli ingranaggi stesso.
Si scarica da pignone a cremagliera la forza orizzontale di trazione....che la si calcola sempre allo stesso modo detto e ridetto anche su questo forum.
La forza da vincere invece é il peso gravitazionale totale per il coefficiente d'attrito che c'è tra le sfere dei cuscinetti o quello che ci metti nelle ruote per girare.

Forza di trazione = forza da vincere....ricavi P max.
 

Melodima

Utente poco attivo
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Regione: Veneto
#14
Seriamo che l'operatore non ai addormenti o non arriverà mai alla velocità desiderata.

Forza su leva per braccio leva é la coppia motrice.
Va moltiplicata per il rapporto di riduzione ad ingranaggi e moltiplicata per il rendimento degli ingranaggi stesso.
Si scarica da pignone a cremagliera la forza orizzontale di trazione....che la si calcola sempre allo stesso modo detto e ridetto anche su questo forum.
La forza da vincere invece é il peso gravitazionale totale per il coefficiente d'attrito che c'è tra le sfere dei cuscinetti o quello che ci metti nelle ruote per girare.

Forza di trazione = forza da vincere....ricavi P max.
Grazie mille [MENTION=21735]meccanicamg[/MENTION] ...ma oso troppo se ti chiedo qualche formula?

Perchè sono partito da questa formula: F= P x (Rr/Rm) x ((z1 x z3)x/(z2 x z4) il tutto moltiplicato per il rendimento.

Ma avendo già F ho ricavato la formula inversa per trovare P. E questo credo sia il primo passaggio che tu mi indichi, giusto? Dopo di che in che modo calcolo la forza orizzontale di trazione?
Inoltre, come coefficiente di attrito uso dei cuscinetti, e come valore ne ho trovato uno a 0,005, può essere corretto? Si riferisce ad una ruota d'acciaio su binario d'acciaio.
Scusami ma dopo quella formula vado in confusione totale!
Grazie ancora
 

Melodima

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#15
Seriamo che l'operatore non ai addormenti o non arriverà mai alla velocità desiderata.
:hahahah: già! Non l'ho detto, ma il suddetto carrello deve muoversi avanti e indietro per 1,2 m al massimo. E come indicazione massima devo percorrere 1 m in 30 secondi a pieno carico applicando quei 39 N circa sulla manovella.
 

meccanicamg

Utente Senior
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#16
Se cerchi sul forum trovi le formule pignone e cremagliera.
Il rapporto fo riduzione é facilmente individuabile come rapporti di Zcondotta/Zmoteice per ogni treno.
Il valore di coefficiente d'attrito mi pare un po' basso...e comunque dipende se 2Z, 2RS ecc.
Non hai solo l'attrito volvente che é l'indice della deformazione ruota e spostamento reazione verticale. Devi vincere coefficiente attrito statico di partenza.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
#17
Delle formule già fatte te ne fai poco. Devi ragionare di bracci e di forze e portare le coppie da un meccanismo all'altro.
 

Melodima

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#18
Delle formule già fatte te ne fai poco. Devi ragionare di bracci e di forze e portare le coppie da un meccanismo all'altro.
Ok, Grazie mille, anche se non ho la minima idea di come si faccia...:eek: intanto provo a cercare sul forum le formule che mi dici!
Buona giornata
 

meccanicamg

Utente Senior
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#19
Il rapporto di riduzione del tuo treno di ingranaggi é ben diverso da quello che indichi nella formula.

Hai z1 che é il pignone di manovella che ingrana con z2...e z2 é montata sullo stesso albero di z3. Z3 ingrana con z4.

Quindi i = (Z2/Z1)*(Z4/Z3)

Coppia in ingresso Cm = Fm • Rm cioè il prodotto tra forza uomo e braccio leva

Coppia alla ruota disponibile Cr = Cm • i • K dove K é il rendimento della trasmissione

Forza trazione orizzontale Ftr,o = Cr / Rr dove Rr é il raggio ruota

Analisi attrito radente/volvente carrello e massa:

Forza attrito resistente Fa,r = P • fa considerando accelerazioni nulle e soprattutto forza sulla manovella sempre costante e perpendicolare alla leva di braccio, dove fa é il coefficiente d'attrito statico radente tra ruota e binario (tipicamente fa=0,2~0,4)

Forza resistente dovuta all'attrito volvente Fr,av = P • fv • Rr dove fv é l'attrito volvente e generalmente acciaio su acciaio vale 0,001. Vedrai che l'attrito volvente é trascurabile rispetto al resto.

Se eguagli Fa,r con Ftr,o puoi ricavare P come formula inversa.

Se metti tutto in Excel potresti anche non fare le formule inverse e usare la funzione obiettivo e far calcolare la soluzione ad Excel stesso.

Direi che queste cose sono alla base della meccanica, ma di quella semplice semplice...
Secondo me un PM deve mangiare la testa a tutti i progettisti e fornitori, altrimenti si fa raggirare come un calzino. E poi come si pone nei confronti del cliente?

Tieni presente che questi esercizietti li trovi belli che risolti negli appunti universitari delle varie facoltà di ingegneria e sempre con le autovetture come esempio...quindi basta cambiare i dati e un minimo di riadattamento, che se anche non si ha molto chiaro il concetto, é quasi impossibile sbagliare.
 

Melodima

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#20
Direi che queste cose sono alla base della meccanica, ma di quella semplice semplice...
Secondo me un PM deve mangiare la testa a tutti i progettisti e fornitori, altrimenti si fa raggirare come un calzino. E poi come si pone nei confronti del cliente?
Hai perfettamente ragione, purtroppo è una mera questione di titoli. Lavoro in una piccola azienda e sono l'unico progettista e quindi a capo dell'ufficio tecnico.
Sono consapevole dei miei limiti e per questo prendo tutto ciò che già esiste nel tentativo distudiarlo e migliorario. Ho il tuo stesso punto di vista al riguardo ed essendo una persona a cui non piace farsi trovare mancante non sai che sforzo mi è costato chiedere aiuto! :p e non ti nascondo che sto crecando di organizzarmi tra moglie figlio e lavoro per trovare spazio per studiare ingegneria meccanica, perché mi innamoro giorno dopo giorno di questo campo...
Comu questo grazie mille per il tuo aiuto e buona giornata!